package org.basic.algorithm.medium;

import org.basic.common.annotations.Best;
import org.basic.common.annotations.Result;

/**
 * 最长回文子串
 * <p>
 * 给你一个字符串 s，找到 s 中最长的回文子串。
 * <p>
 * 示例 1：
 * 输入：s = "babad"
 * 输出："bab"
 * 解释："aba" 同样是符合题意的答案。
 * <p>
 * 示例 2：
 * 输入：s = "cbbd"
 * 输出："bb"
 * <p>
 * 示例 3：
 * 输入：s = "a"
 * 输出："a"
 * <p>
 * 示例 4：
 * 输入：s = "ac"
 * 输出："a"
 * <p>
 * 提示：
 * 1 <= s.length <= 1000
 * s 仅由数字和英文字母（大写和/或小写）组成
 * <p>
 * 递归，动态规划
 *
 * @author LiKun
 * @date 2021/10/11 18:30
 */
public class LongestPalindromicSubstring {
    public static final int SEGMENT_NODE = 9;

    public static void main(String[] args) {
        System.out.println(longestPalindrome("abbc"));
    }

    /**
     * 根据情况设置数组遍历起始节点并调用loopTraversalChars方法寻找最大回文子串
     *
     * @param s 目标字符串
     *
     * @return 最大回文子串
     */
    @Best
    @Result(time = 5, memory = 38.5)
    public static String longestPalindrome(String s) {
        int start = 0;
        int[] palindrome = {0, 0};
        char[] chars = s.toCharArray();

        if (chars.length < SEGMENT_NODE) {
            loopTraversalChars(chars, palindrome, start, chars.length - 1);
        } else {
            start = chars.length / 3;
            loopTraversalChars(chars, palindrome, start, chars.length - 1);
            loopTraversalChars(chars, palindrome, 0, start);
        }

        return s.substring(palindrome[0], palindrome[1] + 1);
    }

    /**
     * 遍历每个节点寻找由该节点组成的最长回文子串的长度
     *
     * @param chars      目标字符数组
     * @param palindrome 存储当前最长回文子串的下标
     * @param start      本轮便利的起始节点
     * @param finish     本轮遍历的结束节点
     */
    public static void loopTraversalChars(char[] chars, int[] palindrome, int start, int finish) {
        int val1, val2, value, length = palindrome[1] - palindrome[0] + 1;

        for (int i = start; i < finish; i++) {
            val1 = recursionOptimal(chars, i, i);
            val2 = recursionOptimal(chars, i, i + 1);

            if (Math.max(val1, val2) > length) {
                if (val1 > val2) {
                    value = (val1 - 1) >> 1;
                    palindrome[1] = i + value;
                } else {
                    value = (val2 - 2) >> 1;
                    palindrome[1] = i + value + 1;
                }
                palindrome[0] = i - value;
                // 当前最长回文子串的长度
                length = palindrome[1] - palindrome[0] + 1;
                // 当前字符组成的最大回文子串长度必然小于当前最长回文子串的长度时停止遍历
                finish = chars.length - (length - 1 >> 1) - 1;
            }
        }
    }

    /**
     * 根据给定的起始位置向左右两侧寻找最大回文子串
     *
     * @param chars 给定字符数组
     * @param left  左侧起始位置
     * @param right 右侧起始位置
     *
     * @return 最大回文子串长度
     */
    private static int recursionOptimal(char[] chars, int left, int right) {
        while (left >= 0 && right < chars.length && chars[left] == chars[right]) {
            left--;
            right++;
        }

        return right - left - 1;
    }

    /**
     * 逻辑：遍历每个字符，寻找以其或其右侧字符为中心的最长回文子串的长度
     *
     * @param s 给定字符串
     *
     * @return 最大回文子串
     */
    @Result(time = 8, memory = 38.5)
    public static String longestPalindromeOptimal(String s) {
        int[] palindrome = {0, 0};
        char[] chars = s.toCharArray();
        int val1, val2, value, length = 0;

        for (int i = 0; i < chars.length - 1; i++) {
            val1 = recursionOptimal(chars, i, i);
            val2 = recursionOptimal(chars, i, i + 1);

            if (Math.max(val1, val2) > length) {
                if (val1 > val2) {
                    value = (val1 - 1) >> 1;
                    palindrome[0] = i - value;
                    palindrome[1] = i + value;
                } else {
                    value = (val2 - 2) >> 1;
                    palindrome[0] = i - value;
                    palindrome[1] = i + value + 1;
                }
                length = palindrome[1] - palindrome[0] + 1;
            }
        }

        return s.substring(palindrome[0], palindrome[1] + 1);
    }

    /**
     * 逻辑：遍历给定的字符串，当首尾字符相等时调用recursionPalindrome方法处理该子串
     * <p>
     * 优化：
     * 1.将一些计算较为频繁的数据使用局部变量存储起来；
     * 2.遍历尾部时判断判断该子串的长度是否大于当前最大的回文子串；
     *
     * @param s 目标字符串
     *
     * @return 最大回文子串
     */
    @Result(time = 44, memory = 38.4)
    public static String longestPalindromeLazy(String s) {
        boolean equals;
        int[] palindrome = {0, 0};
        char[] chars = s.toCharArray();
        int[] cache = new int[chars.length << 1];
        int sum, left, right, middle, cacheLength, length = 0;

        // 从头部开始遍历数组
        for (int i = 0; i < chars.length - 1; i++) {
            // 从尾部开始遍历数组(与头部 i 组成待处理子串)
            for (int j = chars.length - 1; j > length + i; j--) {
                // 判断该子串的首尾字符是否先等 && 该字串的长度是否大于当前最长回文字符
                if (chars[i] == chars[j]) {
                    sum = i + j;
                    equals = sum % 2 == 0;

                    if (cache[sum] == 0) {
                        left = sum >> 1;
                        right = equals ? left : left + 1;

                        if (recursionPalindrome(chars, cache, left, right, j)) {
                            length = j - i;
                            palindrome[0] = i;
                            palindrome[1] = j;
                        }
                    } else {
                        middle = sum >> 1;
                        cacheLength = equals ? (cache[sum] << 1) - 1 : cache[sum] << 1;

                        if (cacheLength > palindrome[1] - palindrome[0]) {
                            palindrome[0] = middle - cache[sum] + 1;
                            palindrome[1] = equals ? middle + cache[sum] - 1 : middle + cache[sum];

                            length = palindrome[1] - palindrome[0];
                        }
                    }
                }
            }
        }

        return s.substring(palindrome[0], palindrome[1] + 1);
    }

    /**
     * 从给定子串的中间节点向外围遍历比较，并将结果缓存起来
     *
     * @param chars 目标字符串
     * @param cache 缓存数组
     * @param left  向左遍历的起始节点
     * @param right 向右遍历的起始节点
     * @param size  向右遍历的边界
     *
     * @return 该字串是否为回文子串
     */
    private static boolean recursionPalindrome(char[] chars, int[] cache, int left, int right, int size) {
        int x = 1, sum = left + right;

        while (right < size) {
            if (chars[left--] != chars[right++]) {
                return false;
            }
            cache[sum] = x++;
        }
        cache[sum] = x;

        return true;
    }
}